辽河是我国污染最严重的河流之一,认识辽河典型污染断面沉积物微生物分布特征,探讨利用可移动基因片断(MGEs)对污染系统进行强化修复的影响因素及控制方法,对于辽河污染治理和修复具有重要的理论价值和实践意义。本文采用荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybrization, FISH)及荧光染料染色方法分析了大辽河11个典型断面表层沉积物和1个断面柱状沉积物的微生物种群及数量分布,并以2,4-D为目标污染物,pJP4为可移动基因片断,对pJP4介导下基因水平转移影响因素、基因强化对沉积物系统污染物强化去除效应进行了初步探讨。在上述研究基础上,得到了如下主要结论:(1)大辽河11典型污染断面表层沉积物微生物分析结果表明,从辽河上游至下游,表层沉积物中细菌总数逐步减少;辽河入海口由近至远的表层沉积物中细菌数量大体上逐步增加。α-、β-和γ-变形杆菌在表层沉积物中广泛存在,α-变形杆菌和γ-变形杆菌为表层沉积物中的优势菌。(2)对辽河Y37采样点43.5cm长柱状沉积物微生物垂直分布分析结果表明,α-变形杆菌、β-变形杆菌和γ-变形杆菌在柱状沉积物中广泛存在,α-变形杆菌和γ-变形杆菌为柱状沉积物的优势菌。α-变形杆菌占原核生物总数的百分比大体上随着深度的增加而增加,而β-变形杆菌和γ-变形杆菌占原核生物总数的百分比大体上随着深度的增加而减少。沉积物中细菌数量在很大程度上受到环境因子的影响,沉积物中细菌数量与沉积物中有机质含量、粘性土含量呈正相关关系,与Hg含量呈负相关关系。(3)对pJP4介导下基因水平转移影响因素研究表明,基因水平转移能够以广泛的微生物作为受体菌,供体菌和受体菌的菌群密度都会影响基因的水平转移,最适的菌群密度为:供体菌为6×1010;受体菌为6×109;供体、受体的饥饿时间越长,基因水平转移受到抑制的程度越大;杂交温度、时间及2,4-D的选择压力均会影响基因转移效率,在杂交时间为4.8h、杂交温度为30℃,2,4-D浓度为0.2mM,基因水平转移频率最高;杂交系统HgCl2浓度高于1μg/L时也会抑制基因水平转移的发生。(4)污染系统基因强化修复初步研究结果表明,筛选到的2,4-D降解菌和携pJP4质粒的Pseudomonas putida SM1443::gfp2x基因工程菌均能够有效促进生物强化系统目标污染物的去除;具有一定2,4-D选择压的基因强化系统中在长期运行过程中(24d),能够有效保持接合子。